2023-08-01
一、問:增量旋轉編碼器選型有哪些注意事項?應注意三方面的參數:
1. 機械安裝尺寸，包括定位止口，軸徑，安裝孔位;電纜出線方式;安裝空間體積;工作環境防護等級是否滿足要求。
2.分辨率， 即編碼器工作時每圈輸出的脈沖數，是否滿足設計使用精度要求。
3.電氣接口，編碼器輸出方式常見有推拉輸出(F型HTL格式)，電壓輸出(E),集電極開路(C,常見C為NPN型管輸出，C2為PNP型管輸出)，長線驅動器輸出。其輸出方式應和其控制系統的接口電路相匹配。
二、問:請教如何使用增量編碼器?
1,增量型旋轉編碼器有分辨率的差異，使用每圈產生的脈沖數來計量，數目從6到5400或更高，脈沖數越多，分辨率越高;這是選型的重要依據之一。
2,增量型編碼器通常有三路信號輸出(差分有六路信號): A,B和Z,一般采用TTL電平，A脈沖在前，B脈沖在后，A,B脈沖相差90度，每圈發出一個Z脈沖，可作為參考機械零位。一般利用A超前B或B超前A進行判向，增量型編碼器定義為軸端看編碼器順時針旋轉為正轉，A超前B為90°，反之逆時針旋轉為反轉B超前A為90°.也有不相同的，要看產品說明。
3，使用PLC采集數據，可選用高速計數模塊;使用工控機采集數據，可選用高速計數板卡;使用單片機采集數據，建議選用帶光電精合器的輸入端口。
4,建議B脈沖做順向(前向)脈沖，A脈沖做逆向(后向)脈沖，Z原點零位脈沖。5，在電子裝置中設立計數棧。
增量型編碼器與絕對型編碼器的區分:編碼器如以信號原理來分，有增量型編碼器,絕對型編碼器。
增量型編碼器(旋轉型)工作原理:由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環形通、暗的刻線，有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B. C、D,每個正弦波相差90度相位差(相對于一個.周波為360度)，將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩定信號;另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料;玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩定性好，精度高。金屬碼盎直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩定性就要比玻璃的差一個數量級。塑料碼盤是經濟型的，其成本低，但精度、熱穩定性、壽命均要差一些。
分辨率:編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉分度5 10000線。
信號輸出:信號輸出有正弦波(電流或電壓) ,方波(TTL、HTL) , 集電極開路(PNP、NPN) , 推拉式多種形式，其中TTL為長線差分驅動(對稱A,A-;B, B-;Z,Z-) ,HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設備接口應與編碼器對應。
信號連接:編碼器的脈沖信號一般連接計數器、PLC、計算機，PLC 和計算機連接的模塊有低速模塊與高速:模塊之分，開關頻率有低有高。如單相聯接，用于單方向計數，單方向測速。A.B兩相聯接，用于正反向.計數、判斷正反向和測速。A. B、Z三相聯接，用于帶參考位修正的位置測量。A. A-, B. B-, Z、Z-連接，
由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠的距離。對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。對于HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達300米。
增量型編碼器的一般應用:測速，測轉動方向，測移動角度、距離(相對)。
增量式旋轉編碼器原理增量式旋轉編碼器通過內部 兩個光敏接受管轉化其角度碼盤的時序和相位關系，得到其角度碼盤角度位移量增加(正方向)或減少(負方向)。在接合數字電路特別是單片機后，增量式旋轉編碼器在角度測量和角速度測量較絕對式旋轉編碼器更具有廉價和簡易的優勢。下面對增 量式旋轉編碼器的內部工作原理(附圖) A,B兩點對應兩個光敏接受管，A,B兩點間距為S2 ,角度碼盤的光柵間距分別為S0和S1.當角度碼盤以某個速度勻速轉動時，那么可知輸出波形圖中的S0: S1: S2 比值與實際圖的S0: S1: S2 比值相同，同理角度碼盤以其他的速度勻速轉動時，輸出波形圖中的S0: S1: S2 比值與實際圖的S0: S1: S2比值仍相同。如果角度碼盤做變速運動，把它看成為多個運動周期(在下面定義)的組合，那么每個運動周期中輸出波形圖中的S0: S1: S2 比值與實際圖的S0: S1: S2 比值仍相同。通過輸出波形圖可知每個運動周期的時序為順時針運動: AB 逆時針運
動: AB 11 11 01
10 00 00 10
0 1我們把當前的A,B輸出值保存起來，與下一個A,B輸出值做比較，就可以輕易的得出角度碼盤的運動方向，如果光柵格S0等于S1時，也就是S0和S1弧度夾角相同，且S2等于S0的1/2,那么可得到此次角度碼盤運動位移角度為S0弧度夾角的1/2,除以所消毫的時間，就得到此次角度碼盤運動位移角速度。S0等于S1時， 且S2等于S0的1/2時，1/4個運動周期就可以得到運動方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2,那么要1個運動周期才可以得到運動方向位和位移角度了。
增量式編碼器的問題:增量型編碼器存在零點累計誤差，抗干擾較差，接收設備的停機需斷電記憶，開機，應找零或參考位等問題，這些問題如選用絕對型編碼器可以解決。
絕對型編碼器(旋轉型):絕對編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線..編排，這樣，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1 (N減1)次方的唯一的2進制編碼(格雷碼)，這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對編碼器由機械位置決定的每個位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。從單圈絕對值編碼器到多圈絕對值編碼器。
旋轉單圈絕對值編碼器，以轉動中測量光電碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，當轉動超過360度時，編碼又回到原點，這樣就不符合絕對編碼唯一的原則，這樣的編碼只能用于旋轉范圍360度以內的測量，稱為單圈絕對值編碼器.
如果要測量旋轉超過360度范圍，就要用到多圈絕對值編碼器。編碼器生產廠家運用鐘表齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉時，通過齒輪傳動另一組碼盤(或多組齒輪，多組碼盤)，在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼，以擴大編碼器的測量范圍，這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對編碼器，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼唯一不重復，而無需記憶。多圈編碼器另一個優點是由于測量范圍大，實際使用:往往富裕較多，這樣在安裝時不必要 費勁找零點，將某一中間位置作為起始點就可以了， 而大大簡化了安裝調試難度。
三、關于戶外使用或惡劣環境下使用;例如:野外使用，現場環境臟，而且怕撞壞編碼器。
TR有鋁合金(特殊要求可做不銹鋼材質)密封保護外殼，雙重軸承重載型編碼器，放在戶外不怕臟，鋼廠、重型設備里都可以用。不過如果編碼器安裝部分有空間，我還是建議在編碼器外部再加裝一防護殼，.以加強對其進行保護，必竟編碼器屬精密元件，一臺編碼器和一個防護殼的價值比較還是有一定差距的。
四、從接近開關、光電開關到旋轉編碼器:
工業控制中的定位，接近開關、光電開關的應用已經相當成熟了，而且很好用。可是，隨著工控的不斷發展，又有了新的要求，這樣，選用旋轉編碼器的應用優點就突出了:信息化:除了定位，控制室還可知道其具體位置;柔性化:定位可以在控制室柔性調整;
現場安裝的方便和安全、長壽:拳頭大小的一個旋轉編碼器，可以測量從幾個μ到幾十、幾百米的距離，n個工位，只要解決一個旋轉編碼器的安全安裝問題，可以避免諸多接近開關、光電開關在現場機械安裝麻煩，容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題。由于是光電碼盤，無機械損耗，只要安裝位置準確，其使用壽命往往很長。
多功能化:除了定位，還可以遠傳當前位置，換算運動速度，對于變頻器，步進電機等的應用尤為重要。經濟化:對于多個控制工位，只需一個旋轉編碼器的成本，以及更主要的安裝、維護、損耗成本降低，使用壽命增長，其經濟化逐漸突顯出來。
如上所述優點，旋轉編碼器已經越來越廣泛地被應用于各種工控場合。
五、關于電源供應及編碼器和PLC連接:
一般編碼器的工作電源有三種: 5Vdc、 5-13 Vdc或11-26Vdc.如果你買的編碼器用的是11-26Vdc的， 就可以用PLC的24V電源，需注意的是:
1. 編碼器的耗電流，在PLC的電源功率范圍內。
2.編碼器如是并行輸出， 連接PLC的1/0點，需了解編碼器的信號電平是推拉式(或稱推挽式)輸出還是集電極開路輸出，如是集電極開路輸出的，有N型和P型兩種，需與PLC的1/0極性相同。如是推拉式輸出則連接沒有什么問題。
3.編碼器如是驅動器輸出， 一般信號電平是5V的，連接的時候要小心，不要讓24V的電源電平串入5V的信號接線中去而損壞編碼器的信號端。(有些公司也可以做寬電壓驅動器輸出 (5-30 Vdc)，有此要求定貨時要注明)
六、在很多的情況之下是編碼器并沒有壞，而只是干擾的原因，造成波型不好，導致計數不準。請教如何進行判斷?
編碼器屬精密元件，這主要因為編碼器周圍干擾比較嚴重，比如:是否有大型電動機、電焊機頻繁起動造成干擾，是否和動力線同一管道傳輸等。
選擇什么樣的輸出對抗干擾也很重要，一般輸出帶反向信號的抗干擾要好一些，即
A+ A-,B+" B-,Z+ z-，其特征是加上電源8根線，而不是5根線(共零)。帶反向信號的在電纜中的傳輸是對稱的，受干擾小，在接受設備中也可以再增加判斷(例如接受設備的信號利用A. B信號90°相位差，讀到電平10、11. 01. 00四種狀態時，計為一有效脈沖，此方案可有效提高系統抗干擾性能(計數準確) )。
就是編碼器也有好壞，其碼盤\電子芯片\內部電路\信號輸出的差別很大，要不然怎么一個1000線的增量型編碼器會從300多元到3000多元差別那么大呢?
①排除(搬離、關閉、隔離)干擾源，②判斷是否為機械間隙累計誤差，③判斷是否為控制系統和編碼器的電路接口不匹配(編碼器選型錯誤) ;①②③方法償試后故障現象排除，則可初步判斷，若未排除須進一步分析。
判斷是否為編碼器自身故障的簡單方法是排除法。公司編碼器已規模化生產，技術生產已成熟運用，并且所有產品出廠前經過100%的檢測，產品故障率幾乎為0.
